Ny Tjeckisk förbränningsteknik för Agropellets

Ny Tjeckisk förbränningsteknik för Agropellets I takt med att efterfrågan på träpellets och andra skogsbränslen ökat, så ökar också intresset för att hitta alternativa biobränslen. En stor och ännu nästan outnyttjad potential finns i form av de restprodukter som kommer från jordbruket. Att utnyttja dessa råvaror skulle kunna öka lantbrukarens lönsamhet samtidigt som förbränningen av bioenergi från lantbruket släpper ut koldioxid som grödan under en enda växtsäsong bundit från atmosfärens koldioxid. Denna snabba omsättning gör bioenergi från jordbruket extra intressant ur klimatsynpunkt. Men att ta tillvara och elda restprodukter från jordbruksmark har länge varit nästan besvärligt om man vill uppnå goda prestanda och som användare få en bekymmersfri uppvärmning. Höga askhalter och sintringsproblem har tillsammans med korrosionsproblem på grund av höga halter av svavel, klor och kväve gjort att dessa alternativa biobränslen bara kunnat eldas i större pannor med rörliga roster och i utrustning med en ganska avancerad förbränningsteknik. Nu har det tjeckiska företaget Petrojet Trade s.r.o 1. som ligger i Rakovník, (väster om Prag) och Systémy s.r.o. i Mělník (norr om Prag), har tagit fram en pelletsbrännare som i första hand är avsedd för just dessa besvärliga råvaror med höga askhalter och sintringsegenskaper. Brännaren tillverkas i 4 storlekar från 15 kw upp till 49 kw och täcker därmed de flesta behov som finns i små och medelstora lantbruk. Tillsammans med två andra tjeckiska företag Ekoefekt a.s 2 och Slokov som tillverkar värmepannor, kan man nu leverera Units som är direkt anpassade till varandra. Bilden visar den Unit med PETROJET Biorobot 30 kw som ÄFAB testat med Bioagropellets. De tjeckiska företagen har nu inlett ett samarbete med BioagroEnergy AB i Tommarp, som tillverkar Agropellets från restprodukter som faller från jordbruket, med avsikt att lansera tekniken på den skandinaviska marknaden. ÄFAB har testat tekniken med 9 olika Bioagropellets och som referens även eldat med träpellets. Teknik som fungerar (!) ÄFAB i Lidköping har i mer än 30 år arbetat i gränslandet mellan forskningen på universitet / högskolor och tillverkningsindustrin med att utveckla och testa olika biobränslen och förbränningsutrustning. Under de senaste åren har ÄFAB testat förbränningsegenskaperna hos mer än 100-talet olika former av biomassa och har varit en partner till Skånefrö AB:s LIFE-projekt Bioagro Energy 3 som 2010 utsågs som Best of the Best bland initialt mer än 200 projekt inom hela EU. Dessa arbeten har lett till att ÄFAB idag anses vara en av de mest erfarna aktörerna när det gäller att värdera och dokumentera alternativa biobränslen. ÄFAB fick i januari 2012 uppdraget att testa- och bedöma prestandan hos Pertojet 30 i kombination med ett antal av de bränsleblandningar av Bioagropellets som BioagroEnergy tillverkar. Totalt har vi under perioden jan- maj genomfört ett 40-tal tester på såväl agrobränslen som traditionell träpellets. 1 http://www.horakypetrojet.cz 2 http://www.kotle.cz 3 http://www.bioagroenergy.com 1

Tekniken har mellan de traditionella testkörningarna långtidstestat på så sätt att anläggningen fått svara för hela uppvärmningen av ÄFAB:s lokaler. Kort om funktionen Det rekommenderade bränslet är i första hand någon typ av träpellets, då låga askhalter minskar behovet av en automatisk askutmatning och därmed kostnaden på investeringen. Men Robojetbrännaren är konstruerad för att mycket effektivt kunna elda även med pelleterade besvärliga bränslen som t ex pellets tillverkas av torv, rapshalm, agnar och avrens eller andra restprodukter från jordbruket och av 6-10mm diameter och 5-20mm längd. Med andra ord bränslen som kan innehålla höga askhalter. Om nödvändigt kan en kombination av individuella typer av bränsle bränns. Det är dock alltid klokt att bränna varje typ av bränsle för sig då det är möjligt att ställa in perfekt förbränning av parametrar som påverkar kvaliteten såväl emissioner och effektivitet. Brännaren har en unik konstruktion med en roterande brännkammare som gör den i det närmaste okänslig för asksmälta och klinker. Förbränningen regleras on / off och brännaren fungerar helt automatiskt med såväl bränslematning som automatisk tändning. Aktuell provpanna saknar dock en automatisera askutmatning. 1. Rotation cylindrisk förbränningskammar 2. Skyddskåpa 5. Tändanordning 6. Fläkt 7. Sensor för pellets nivå 8. Fallschakt 9. Motor 40W / 230V / 50HZ 10. Roterande slussmatare 11. Transportskruv 12. Optisk sensor fotocell 13. styrelektronik Transporten av pellets från ett större förråd till brännaren utförs automatiskt av en skruvtransportör som justeras och regleras genom brännarens styrsystem och nivåvakt. Bränsletransporten till brännkammaren sker med en inre skruv. Brännaren har tre oberoende säkerhetssystem; ett fallschakt som bryter bränsletillförseln till brännaren, en tät cellmatare mellan fallschakt och transportskruv och en termovakt som stoppar bränsletillförseln till brännaren vid överhettning. Robojetbrännaren har möjlighet att reglera en lång rad parametrar för att på så sätt kunna optimera såväl uppstart, förbränning och nedeldning efter det bränsle som används. Nedan en kort beskrivning av de olika parametrarna. Parametrar i START- läget AIR START [0-100%] reglerar den ideala luft mängd som är nödvändig för antändning i brännaren. Den påverkar hastigheten för antändning av bränslet. TIME PELETS [0-100 sek] reglerar mängden pellets som behövs för antändning. 2

TIME START [0-100 min] tid för vilken brännaren försöker tända bränslet. Om det första försöket misslyckas, upprepas tändningcykeln automatiskt. I det fall att bränslet inte antänds efter det andra försöket, stänger brännaren och felindikering ERROR START visas. FEEDR START [0-100%] reglerar den mängd bränsle som levereras av den interna transportskruv 1 till den roterande förbränningskammaren med jämna mellanrum under startfasen. PHOTOCELL [0-100 sek] anger tiden tändelementet ligger på från den tidpunkt då fotocellen upptäcker en flamma. Parametrar i Drift-läget AIR RUN [0-100%] reglerar den mängd förbränningsluft luft som är nödvändig för bra prestanda under drift i förhållande till den förinställda brännareffekt. FEEDR RUN [0-100%] reglerar tillförd mängd bränsle som krävs för att uppnå önskad effekt. TUBE RUN [0-100%] sätter hur stor vinkeln är för rotationen av förbränningskammaren i förhållande till ett helt varav (360 grader). Denna inställning påverkar både bildandet av klinker och kvaliteten på förbränningen. TUBE TIME [1-40 min] sätter den tidsperiod mellan rotationen av förbränningskammaren (cylindern) regelbundet startar. Denna inställning påverkar både bildandet av klinker och kvaliteten på förbränningen. TIME FEEDR [1-40 sek] reglerar tiden som den interna bränsleskruven arbetar i varje intervall. Denna inställning påverkar både bildandet av klinker och kvaliteten på förbränningen. RUN ST TIME [1-30 minute] reglerar tiden med reducerad bränslematning efter det att flamma indikerats. Ger en säkrare och mer kontrollerad uppstart. Parametrar i Stopp-läget AIR STOP [0-100%] sätter den luftmängd som krävs för utbränning av resterande mängd pellets i brännkammaren. TIME STOP [0-100 min] reglerar den tid som behövs för att tömma och slutförbränna all pellets i intrenförråd, skruv och förbränningskammare. TIME END [0-100 min] sätter den tid som behövs för kylning och rengöring av förbränningskammaren. Enkel injustering Effektiv förbränning kräver en optimal balans mellan bränslet och den förbränningsteknik som används. Förbränningen måste vara rätt inställd och anpassad till det bränsle som eldas. Det viktigaste för en stabil drift är att värmevärdet inte varierar alltför mycket. Fukthalten och värmevärdet i energigrödor beror på många faktorer och skiljer sig inte nämnvärt från annat biobränsle. Pelleterat bränsle är därför att föredra. Biorobot brännarens styrsystem med många möjliga parametrar, tillsammans med brännarens snabba svarstider, gör det möjligt att enkelt justera in optimala prestanda för varje typ av bränsle. Sammanfattningsvis kan vi konstatera att dessa egenskaper gör brännaren enkel att hantera och ställa in optimala prestanda. 3

Uppställning av provobjekt Äfabs testrigg är uppbyggd kring en plattvärmeväxlare som skall efterlikna summan av det totala effektbehovet i en byggnad. Provobjektets bränsleförråd har placeras på en våg för att monumentalt kunna mäta både avbränningshastigheten (=tillförd energi) under testet och till en värmemängdsmätare för att kunna registrera producerad energi. Provpannan har ansluts till en 8 meter hög rökkanal med dragavbrott och självdrag. Undertrycket i pannans rökkanalsanslutning har justerats till intervallet 10-15 Pa. Fullastprovet körs vid ett effektuttag som är nära ett nominellt effektuttag som utrustningen med aktuell inställning ger utan att reglersystemet påverkar driften. Dellastprovet körs vid ett varierande effektuttag där brännaren får starta och stoppa vid olika intervall. Före provningens start har brännaren justeras av Äfabs personal i samarbete/samråd med beställaren. Denna inställning har sedan att användas under hela provningen. Innan provningen startas sotas pannan och tömmes på aska. Uppmätta- och beräknade parametrar Mätning och registrering av temperaturer sker kontinuerligt med termoelement av typen K. För rökgastemperatur är termoelementet monterat centrerat i rökkanalen på avståndet 3 skorstensdiametrar från provobjektets rökkanalanslutning. Mätning av rumstemperatur sker med termoelement i ögonhöjd som placeras skyddat från strålning Rökgasmätning av O 2, CO, NO och SO 2 sker med kontinuerligt registrerande instrument (ABB URAS 14). THC mäts med en flamjonisationsdetektor (FID J.U.M.). Instrumentet kalibreras i propanekvivalenter. Uttag av rökgas till analysinstrumenten sker från centrum av rökkanalen med tillräckligt avstånd från provobjektet för att få en laminär strömning. Under provningen registreras nedanstående mätdata och sparas i datafil: Uttagen effekt Uttagen energi Tillförd energi i bränslet (bränslets viktminskning) O 2 -halten CO-halten Totalkolväte (THC) NO-halten SO 2 -halten Rökgastemperatur Panntemperatur Omgivningstemperatur Utifrån registrerade mätdata beräknas sedan nedanstående: Pannverkningsgrad Förbränningsverkningsgard OGC mg/nm 3 vid 10 % O 2 (Totalkolväte) CO-halten mg/nm 3 vid 10 % O 2 NO-halten mg/nm 3 vid 10 % O 2 SO2-halten mg/nm 3 vid 10 % O 2 Producerad energi mäts med värmemängdsmätare (Danfoss) med kontinuerligt registrerande induktiv flödesmätare - och inbördes kalibrerade, PT 100-givare. Tillförd bränslemängd till förbränningen mäts kontinuerligt med en våg som väger avbränningshastigeten med en upplösning av 100 gram. 4

Testresultat eldningsförsök Bränseanalyser Det råder en tydlig koncensus kring uppfattningen att konkurrensen om biomassa kommer att öka. Det betyder att efterfrågan på nya och billigare råvaror ökar. Det betyder i sin tur att nya agrobränslen - bränslen från jordbrukssektorn som halm, spannmål, raps, energigräs, hampa mm, kommer att öka. Men dessa bränslen innehåller förutom högre halter av aska även ämnen som t ex svavel som bildar syror. Bränslets kvävehalt ger en fingervisning om halten kväveoxider i rökgaserna. Generellt har energigrödor högre askhalt än mer konventionella biobränslen (såsom exempelvis skogsflis, stamved och träpellets). Hög askhalt medför lägre värmevärde, och därmed lägre energitäthet i bränslet, större risk för askrelaterade problem. Samtliga bränsleanalyser har utförts av Eurofins i Lidköping och resultaten redovisas i tabell nedan: Tabellen är en sammanställning av de testbränslen som använts i försöken. Analysen är utförd av Eurofins AB i Lidköping under perioden jan 2012- mars 2012. Valet av agrobränslen har i detta fall skett med mer eller mindre inblandning av restprodukter från raps som har ett relativt högt energiinnehåll, men samtidigt även relativt höga halter av och svavel. Gemensamt för agromaterial är också att de ofta innehåller mer klor än träråvara. I diagrammet t.v. ser vi hur andelen raps påverkar det totala innehållet av svavel och klor i de recept som ingått i detta test. En tillsats av additiv har skett med syfte att höja askans smältpunkt och därmed reducera bildandet av klinker samt om möjligt även reducera bildandet av svaveloxider som annars lätt omvandlas till svavelsyra i kontakt med vatten. Vid förbränning av biobränslen bildas, vid optimal förbränning, i huvudsak CO 2 och vatten. Men förutom det bildas en hel del andra produkter; Svavel i bränslet bildar vid förbränning SO 2 och metallsulfater. Innehåller bränslet dessutom klor så bildas bl.a. saltsyra (HCl), som liksom SO 2 som bildar svavelsyra (H 2 SO 4 ), vilka verkar försurande och kan orsaka korrosionsskador. Agroråvara och additiv ger tillsammans en askhalt som är 10-15 ggr högre än den som finns i t ex träpellets. Noterbart är också att såväl kväve- som svavelhalten är runt 20 gånger högre i recepten samt att tillsatsen av additiv också ökar askhalten. I runda tal har de agropellets vi testat i detta projekt ungefär 10 % lägre energiinnehåll än traditionell träpellets 5

När det gäller energiinnehållet för de olika recepten kan vi se att rapsråvaran har ett högre energiinnehåll än de andra agroråvarorna. Andelen raps tillsammans med tillsatsen av additivet är den huvudsakliga orsaken till skillnaderna i energivärde. Det är inte alldeles enkelt att elda askrika agrobränslen. Men det finns två olika sätt att hantera problemet, antingen kan man designa ett optimalt bränsle eller så kan man konstruera en förbränningsteknik som kan elda ett brett register av råvaror. Olika råvaror kan bete sig helt olika när det gäller förbränningsegenskaper och prestanda. Mycket forskning har lagts ned på att med olika råvarubaser och additiv försöka skapa detta optimala bränsle. Bränslets svavel- och kväveinnehåll, förbränningsmetod och anläggningsutformning är avgörande för hur mycket svavel- och kväveoxider som bildas vid förbränning. De faktorer som i övrigt kännetecknar bra förbränning (hög temperatur och tillgänglighet till syre) gynnar samtidigt bildningen av kväveoxider. Utsläppen av kväveoxider från agrobränslen kommer därför att vara betydligt högre från agrobränslen än från t ex träbränslen vilket kan uppfattas som en miljömässig nackdel, men bildandet av kväveoxider kan till viss del reduceras genom förbränningstekniska åtgärder i form av ett minskat luftöverskott, god processtyrning och jämnare fördelning av luft och bränsle. Resultat av eldningsförsök nominell effekt PERTOJET Biorobot brännarens funktion bygger på att kunna hantera många olika former av askrika bränslepellets. Den roterande brännkammaren i kombination med de många parametrarna i styrsystemet gör att förbränningen kan ske utan att klinker och aska stör förbränningen. Detta gör brännaren unik och mycket flexibel när det gäller valet av bränslen. Våra eldningsförsök vid nominell effekt visar i stort sett likvärdiga prestanda när det gäller verkningsgrader och emissioner av CO och OGC oavsett om vi eldar agropellets eller träpellets. Medan emissionerna av NO och SO 2 naturligtvis ökar med agropellets som en följd av att råvaran innehåller mer svavel och kväve. Även om det i valda bränslen finns skillnader i askhalter och askans benägenhet att sintra har detta inte lett till några störningar i form av problem vid förbränningen. Brännkammaren har hållit sig ren vilket gett mycket stabila prestanda. ppm 1100 1000 800 600 400 200 0 11:00 2012-05-08 O2 Uras CO Uras NO Uras Lilla Vågen THC Rökgas Avg. Effekt Flamma Undertryck 1 Panntemp SO2 Uras 0,0 12:00 14:00 16:00 18:00 20:00 22:52 Bilden visar de stabila prestanda som brännaren ger (i detta fall med träpellets). Notera att varje topp representerar brännkammarens rotation för rengöring. % 85,0 80,0 60,0 40,0 20,0 6

Tabellerna ovan är en sammanställning av de prestanda som mätts vid nominell effekt och de inställningar som användes vid testeldningarna. Notera att R-139 avviker något när det gäller OGC, sannolikt beroende på att inställningen gett lite mer bränsle och mindre luft vilket gett en högre verkningsgrad, men på bekostnad av något ökade emissioner. Emissioner Emissionskraven från fastbränsleeldade anläggningar enligt EN 303-5 anger att gränsvärdet för utsläppen enligt det strängaste kravet (klass 3) av CO inte får överstiga 3 000 mg/nm 3 vid 10 % O 2 och utsläppen av OGC inte får överstiga 100 mg/nm 3 vid 10 % O 2. Dessa krav skall även uppfyllas vid 30 % av den nominella effekten. För pelletspannor med on/off reglering får brännarens styrsystem starta och stoppa pannan. Men samtidigt blir miljökraven ute i Europa blir allt tuffare. 2005 antog EU ett nytt direktiv, EuPdirektivet. Det säger att produkter som förbrukar energi (Energy Using Products) ska genomgå det så kallade Ecodesign-direktivet. Ramverket innefattar direktiv för hur tillverkare av energiförbrukande produkter måste minska energikonsumtionen och annan negativ miljömässig påverkan under hela produktlivscykeln. 7

100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2 1 2 3 Environmental value OGC mg/nm 3 at 10 % O 2 Limit value according to EN 303 5 17 6 3 3 0 0 Direktiven för värmepannor ännu inte satta men det mesta pekar på att det kommer att innebära en rejäl skärpning från kraven i dagens EN 303-5. I vissa länder ges bidrag vid installation av biobränsleutrustningar. Bidragskraven för bioutrustning är där oftast högre än lagkraven. Detta gäller till exempel i Tyskland, Österrike och Schweiz. De tyska BAFAkraven är hårdast i Europa för emissioner och verkningsgrad. Troligen är de också världens hårdaste. 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 152 268 Environmental value CO mg/nm 3 at 10 % O 2 Limit value according to EN 303 5 96 125 182 Limit value according to German BAFA 69 126 107 133 59 PETROJET Biorobot uppfyller med bred marginal dagens miljökrav enligt EN 303-5 För att uppfylla BAFA-kraven gäller för CO max 250 mg/m 3 vid 13 % O 2. Notera att BAFA-kraven här anges vid 13 % O 2 istället för kraven i EN 303-5 där luftöverskottet är satt till 10 % O 2. Omräknat till luftöverskottet enligt EN 303-5 hamnar BAFA:s CO-krav på drygt 180 mg/nm 3 vid 10 % O 2. PETROJET Biorobot klarar med bred marginal de miljökrav som gäller enligt EN 303-5. Noterbart är även att brännaren med träpellets ger CO- emissioner som ligger i en nivå motsvarande endast 1/3 av BAFAkravet och att man även i de flesta fall klarar BAFAkravet även med agropellets. Några myndighetskrav på NO och SO 2 finns inte däremot inte i nuläget i det aktuella effektområdet, men i takt med att användningen av biobränslen från andra råvaror än trä är det ändå intressant att redovisa skillnaderna i utsläpp mellan olika bränsleval. 600 500 400 300 352 340 Environmental value NO mg/nm 3 at 10 % O 2 433 437 394 482 446 452 434 Dessa värden kan även bidra till att hitta lämliga additiv som binder framförallt svavel och klor till askan. Eftersom dessa ämnen härstammar från åkermark skulle ett sådant additiv, om det binder svavel och kväve till askan, även öka värdet av askan som jordförbättringsmedel. Utsläppen av kväve- och svaveloxider är i första hand relaterat till råvaran. Bildningen av kväveoxider kan till viss del minskas genom styrning av lufttillförseln och till viss del av pannans konstruktion, medan utsläppen av svaveloxider i första hand kan minskas med tillsats av additiv. 200 100 0 350 300 250 200 150 100 325 266 278 Environmental value SO 2 mg/nm 3 at 10 % O 2 310 306 279 246 304 292 93 Notera att utsläppen av kväveoxider är 3,5 till 4 ggr högre med agropellets i förhållande till träpellets och att utsläppen av svaveloxider knappast förekommer från träpellets. Notera också att utsläppen mellan R-135 och R-136 minskat med närmare 20 % vilket förmodligen beror på tillsatsen av additiv. 50 0 När det gäller emissioner av NO och SO 2 är dessa till större delen relaterade till bränslets innehåll av kväve och svavel. 1 8

Resultat av eldningsförsök dellaster Våra eldningsförsök vid dellast uppvisar mycket likvärdiga prestanda för varje start och stopp. När det gäller emissioner av CO och OGC ligger dessa naturligtvis något högre än för eldning med nominell effekt, men totalt sett är skillnaden marginell. Inte heller vid dellast märks några problem med driftstörningar eller ökade emissioner. Även i dessa driftfall har brännkammaren hållit sig ren vilket gett även återspeglas i de näst intill identiska driftprestanda Detail from part load R 142 ppm 1000 800 600 400 200 O2 Uras CO Uras NO Uras Lilla Vågen O2 Uras CO Uras NO Uras ppm Lilla Vågen 1000 THC 800 Rökgas Avg. Effekt Flamma 600 400 200 0 00:53 2012-05-10 THC Undertryck 1 Rökgas Panntemp Avg. Effekt SO2 Uras Flamma % 90,0 80,0 Undertryck 1 Panntemp SO2 Uras 60,0 % 90,0 40,0 80,0 20,0 60,0 0,0 02:00 03:00 04:00 05:00 06:15 40,0 20,0 Att PETROJET Biorobot-brännaren klarar dessa askrika bränslen och även transportera bort klinkers utan att det stör förbränningsresultaten är unikt. Det är mycket få brännare i effektområdet under 100 kw som kan uppvisa liknande prestanda. 0 20:05 2012-05-09 00:00 2012-05-10 0,0 06:00 12:00 18:00 20:43 Detalj ur dellastkörning med R-142. Notera hur väl varje eldningscykel återkommer under eldningen. Medeleffekt 7,0 kw (c:a 38 % av nominell) Tabellerna ovan är en sammanställning av de prestanda som mätts vid effektuttag av dellast inklusive alla start och stopp, samt de inställningar som användes vid testeldningarna. 9

Även när det gäller förbränningsverkningsgrad uppvisar panna/brännare genomgående mycket höga prestanda, detta på grund av att pannan (med 30 kw märkeffekt) vid ett effektuttag på nära 20 kw gett låga rökgastemperaturer i kombination med låga emissioner. Oavsett bränsle och last ligger förbränningsverkningsgraden på mellan 92,7-96,0 %, vilket även detta återspeglar att förbränningsresultaten är mycket stabila. När det gäller pannverkningsgraden har vi vid nominell effekt hamnat inom intervallet 80-90% vilket i det flesta fall är cirka 10 procentenheter lägre än förbränningsverkningsgraden. Denna skillnad kan till största del härledas till stålningsförluster genom isolering och luckor, vilket i sin tur indikerar att man borde kunna vinna tillbaka en del genom att öka pannans isolering, och förbättra luckornas konstruktion. När det gäller skillnader i pannverkningsgrad mellan nominell effekt och dellast där vi fått lite varierande resultat. Här avviker testerna med träpellets och resultaten från R-140 och R-141 på så sätt skillnaderna mellan nominell effekt och dellast är liten. Notera att pannverkningsgraden ligger omkring 10 procentenheter lägre än förbränningsverkningsgraden. Vi har ingen entydig orsak till detta men en gemensam parameter är att vi i dessa driftfall använt en större mängd pellets och att andelen raps i samtliga fall är ganska hög. Hur detta skulle inverka på resultaten har vi i dagsläget ingen förklaring till. Vi vill dock fästa uppmärksamheten på två saker som skulle kunna förbättra prestandan ytterligare. Aktuell panna saknar dock automatisk askutmatning vilket är avgörande för bekvämligheten, i synnerhet om man eldar askrika bränslen. I vår test med bränslen som innehåller 6-7 % aska måste man därför göra en manuell askutmatning minst varannan dag. Även om pannans eldstad och konvektionsdel är väl utformade för att ge goda förbränningsprestanda, är pannans isolering av i synnerhet luckor och vattenmantlade ytor i minsta laget för att uppfylla de krav man ställer på modern teknik. Vi har uppskattat att pannverkningsgraden skulle kunna öka med uppemot 4-5 procentenheter med en bättre isolering. 10

Emissioner Fasta bränslen enligt EN 303-5 är alla former av biobränslen, och för fossila bränslen bituminöst kol, brunkol, koks och antracit. Pannorna kan användas med naturligt drag eller med mekaniskt drag och bränsletillförseln kan vara manuell eller automatisk. Värmepannor som uppfyller denna standard är avsedda för centralvärmeanläggningar med vatten som värmebärare och vars högsta tillåtna driftstemperatur är 100 C och som kan användas vid ett högsta tillåtet driftstryck av 6 bar. Emissionskraven från fastbränsleeldade anläggningar enligt EN 303-5 gäller även för dellast. Här skall man elda mot 30 % av den nominella effekten för att följa normen. För pelletspannor med on/off reglering får brännarens styrsystem starta och stoppa pannan. Av praktiska skäl har vi i detta test avvikit från normen genom att låta brännaren jobba direkt mot vår byggnads energibehov, vilket gett ett effektbehov som ligger i intervallet 44-82 % av den nominella effekten. Detta skulle teoretiskt, ur emissionssynpunkt, kunna ge en viss fördel då det blir ett antal färre start och stopp. Men när vi jämför skillnaderna inom de olika testerna kan vi inte se något som bekräftar att detta skulle vara fallet. Brännaren har mycket korta perioder med förhöjda emissioner i samband med uppstart och nedeldning. Avsteget från normen innebär istället den fördelen att vi kunna testa prestandan mot ett verkligt driftfall. Diagrammen t h visar miljöresultaten från både nominell och dellast för varje recept. Notera även att resultaten för dellast inkluderar emissionerna från alla start och stopp. Den röda linjen markerar gränsvärdet enligt EN 303-5 och den streckade linjen i COdiagrammet anger miljökravet enligt tyska BAFA som förmodligen är väldens just nu strängaste miljökrav. PETROJET Biorobot klarar med bred marginal utsläppskraven i EN 303-5. Den standard som gäller i Europa för värmepannor med en nominell avgiven effekt upp till 300 kw och som är avsedda att eldas med fasta bränslen. Pannorna kan användas med undertryck eller med övertryck i förbränningskammaren. 11

Agrobränslets högre halter av kväve och svavel syns även tydligt i skillnaderna jämfört med träpellets. Träråvaran innehåller nästan inget svavel alls, varför även emissionerna av svavel också förblir låga. Det samma gäller för bränslets innehåll av kväve. Men till skillnad från svavel, kan kväveoxider bildas på tre olika sätt: Utsläpp av NO och SO 2 vid dellast Bränsle-NO x bildas när kväve som finns bundet kemiskt i bränslet reagerar med luftens syre. Det är detta bränsle-no x som i huvudsak ger ökade halter av kväveoxider när man eldar kvävrika bränslen. Termisk-NO x bildas genom att luftens syre och kväve reagerar med varandra. Reaktionen sker vid höga temperaturer (temperaturer över 1 100-1 200 C) och ökar däröver exponentiellt med temperaturen. Kväveoxiderna från agrobränslen är bildade av en mix av Bränsle-NO x och Termisk-NO x, medan kväveoxiderna från träpellets i huvudsak är Termisk-NO x. Den tredje formen är s k Promt-NO x som bildas genom att oförbrända kolväten från bränslet reagerar med kvävet i luften under friställandet av en kväveradikal som sedan oxideras. Reaktionen sker vid alltid vid syreunderskott och är endast svagt temperaturberoende och styrs av tillgången på kolväten. Promt-NO x bildas i huvudsak i samband med gaseldning. BIOAGRO Energy som tillverkat pelletsen är en produktionsanläggning anpassad för pelletering av restprodukter som faller från jordbruket och vars pelletproduktion därför inte konkurrerar med livsmedels- eller skogsproduktion. BIOAGRO-pellets kan skapa specialkomponerad sammansättning med tillsatser av miljövänliga additiv för att ge bränslet bättre egenskaper vad gäller askbildning och sura utsläpp Intressant är därför att notera att SO 2 -halten i rökgaserna för R-136 är 20 % lägre än för R-135. Denna skillnad visar att det är möjligt att kunna påverka emissionerna med en tillsats av additiv. Utsläppen av SO 2 mellan R 135 och R 136 minskat med närmare 20 %, vilket förmodligen beror på tillsatsen av additiv Den enda skillnaden i sammansättningen av råvara är att R-136 innehåller ett additiv (3 %) vars tillsats skett med den huvudskakliga avsikten att höja askans smältpunkt. 12

ÄFAB RAPPORT 2012 05 15 ASKA Vi har i detta test inte gjort någon analys av bottenaska, annat än en visuell bedömning av de askprov som samlats in efter avslutat test. Bilden nedan visar askproven från alla agrorecept sedda i nummerordning. Notera gärna skillnaden i klinker mellan R-135 och R-135 där den enda skillnaden är illsats av additiv. Bilden visar en sammanställning av de prov från bottenaska som samlats in efter avslutad eldning. Noterbart är även, att det trots stora skillnader i sintring och klinkers i bottenaskan, inte ser ut att ge några som helst återverkningar på förbränningsresultaten. Möjligen kan det till och med vara en fördel om askan smälter samman då detta sannolikt ger mindre stoft och mindre beläggningar i pannans konvektionsdelar. Våra tester styrker uppfattningen att PEROJET Pertojet-brännaren klarar av att hantera även besvärliga bränslen och att brännarens rengöring kan klara av att evakuera även klinkers och sintrad aska. Möjligen kan man i detta sammanhang kommentera att renblåsningen under nedeldningen också innebär att kall luft kyler pannan och på så sätt bidrar till att något sänka pannverkningsgraden. Men detta uppvägs av att man håller brännkammaren ren och undviker på så sätt att man tappar i Notera renblåsningen i samband med nedeldningen. förbränningsprestanda. Även om uppstart och nedeldning är extremt snabb innebär renspolningen att det kan vara en fördel att göra en installation som minimerar antalet start och stopp. Detta kan åstadkommas om man till exempel låter pannan arbeta mot en mindre ackumulatortank. 13 Bengt Erik Löfgren E mail: Bengt@afabinfo.com

Sammanfattning PETROJET Biorobot har i detta test provats i kombination med en värmepanna på 30 kw tillverkad av Slokov. Som bränsle har vi i våra tester valt nio stycken olika recept med pelleterad agroråvara plus ett referensbränsle i form av träpellet. Testerna är genomförda i ÄFAB:s lab i Lidköping under perioden januari- april 2012. Brännaren reagerar snabbt och mycket stabilt (förväntat) på de justeringar som görs. Brännarens styrsystem är föredömligt enkelt att hantera och genom att det kan reglera flera parametrar är det möjligt att justera optimala förbränningsresultat på vitt skilda bränslen. Funktionen med rengöring av brännkammaren vid nedeldning fungerar utmärkt och brännkammaren blir helt ren efter varje eldningscykel även om askan sintrat och bildat klinker. Resultaten visar genomgående på mycket stabila prestanda oavsett bränsleval, både när det gäller emissioner och verkningsgrader. Kombinationen klarar med mycket bred marginal utsläppskraven enligt EN 303-5 när det gäller både OGC och CO. Noterbart är också att emissionerna av CO i våra test även klarar de tyska BAFA-kraven 4 som av många anses vara de strängaste i världen. När det gäller tillgänglighet och verkningsgrader uppvisar PETROJET Biorobot närmast unika resultat. Även om vi inte genomfört någon egentlig långtidstest över flera veckor, har vi under provperioden låtit brännaren sköta uppvärmningen av våra lokaler från januari till och med april, och detta har skett med alla de olika agrobränslen som vi använt för testen. Det betyder att vi låtit brännaren gå i upp till tre dygn utan någon som helst tillsyn eller justering. Vi har inte i något fall kunnat notera några störningar eller påslag av klinkers etc i brännaren, utan förbränningsprestandan har varit fortsatt stabil med låga emissioner. PETROJET Biorobot är den första brännaren i dessa låga effektområden som vi testat och som klarar av att elda agropellets kontinuerlig utan alltför många störningar. Pannverkningsgraden såväl vid nominell effekt (80-90 %) som i dellasteldning (77-88 %) är att betrakta som mycket bra. Men den skulle trots detta i kombination med en systemlösning som innehåller en ackumulatortank och med en förbättrad isolering av pannans luckor och vattenmantlade ytor kunna bli ytterligare några procentenheter högre. Pannan bör, åtminstone i drift med askrika agrobränslen, förses med automatisk uraskning för att ge användaren en acceptabelt bekväm anläggning. Brännaren visar att det faktiskt är möjligt att konstruera en teknik som kan hantera dessa bränslen i ett effektområde som passar för lantbruk och mindre fastigheter. Detta öppnar på sikt upp för en marknad där man tar tillvara, och uppgraderar, lokalt producerade biprodukter som faller från jordbruksmark. Vår slutsats efter att ha testat tekniken blir att PEROJET Biorobot 30 är ett utmärkt alternativ för att elda alla typer av pelleterade bränslen. Den fungerar naturligtvis alldeles utmärkt på träpellets. Men brännaren har den unika möjligheten att den även kan eldas askrika och besvärliga bränslen utan att det betyder alltför mycket driftstörningar och höga emissioner. Lidköping 2012-05-15 Bengt- Erik Löfgren ÄFAB 4 BAFA kraven är inte tvingande, men ligger till grund för att kunna få statligt miljöbidrag i Tyskland 14